环氧树脂的合成与应用研究进展
摘要：本文综述了环氧树脂的结构特点及合成方法，阐述了用聚酰亚胺、二氧化钛、氰酸酯改性环氧树脂的研究，介绍了环氧树脂的应用领域并对其未来的发展方向进行了展望。
关键词：环氧树脂合成改性应用
0前言
环氧树脂是环氧氯丙烷和二酚基丙烷（双酚 A）在碱性环境下缩聚而成的一种高分子聚合物，是一种液体树脂，呈塑性，具有线性结构。
双酚型环氧树脂的通式为：
CH2
O CH CH2O B O CH2CH
OH
CH2O
n
B O CH2CH CH2
O
环氧树脂是目前普遍应用的先进复合材料树脂基体,由于具有优异的电气绝缘性、高机械强度、高化学稳定性,固化收缩率小,制品尺寸稳定性好,以及成型加工容易、应力传递性较好、成本低廉等优点,广泛应用于电子电气绝缘材料、先进复合材料基体、涂料、胶粘剂、轻工、建筑、机械、航航天航空等各个领域。
[1]尽管环氧树脂的各种优良特性，使得其受到各行各业的青睐，但其自身还有一些地方不够理想，不能完全的实现产品的最优化。
为此，研究人员对环氧树脂的合成以及改性方面进行了大量的研究，并已取得了一些相应的成果。
1 环氧树脂的合成方法
环氧树脂的合成主要有两类方法:一是多元酚、多元醇、多元酸或多元胺等含活泼氢原子的化合物与环氧氯丙烷等含环氧基的化合物经缩聚而得。
如双酚A缩水甘油醚型环氧树脂的合成通式为：
二是链状或环状双烯类化合物的双键与过氧酸（一般为过氧乙酸）经环氧化加成而得。
[2]如脂环族环氧化树脂和环氧化烯烃类树脂：
2绝缘用环氧树脂的改性研究
（1）聚酰亚胺改性环氧树脂的研究
聚酰亚胺是一类性能优异的工程塑料。
它具有许多优异性能,如耐高低温性能、突出的机械性能等,广泛应用于需要高热稳定性、优异的机械性能等的领域。
用聚酰亚胺改性环氧树脂可以综合两者的优点,提高环氧树脂的热稳定性和韧性等其它性能,并取得了满意的结果。
研究表明,聚酰胺酸(PAA)改性环氧体系失重50%的温度高达594℃, 800℃时余重为24%。
双羟基邻苯酰亚胺固化环氧树脂的Tg也达230℃,双羟基或双羧基邻苯酰亚胺固化环氧树脂体系热稳定温度达370~380℃,当羧基当量和环氧当量达合适比例时,此固化剂固化酚醛型环氧900℃残留量高达41.3%。
[3]
热塑性聚酰亚胺具有优异的机械性能,用它改性的环氧树脂的机械性能与未经改性的环氧树脂相比得到了较大改善。
研究表明，随PEI质量分数的增加,固化树脂的韧性大大提高,K IC和G IC值比纯环氧树脂的提高1～2倍。
这可能是由于PEI与环氧不相容,使树脂形成了相分离结构, PEI断裂时的塑性形变所致。
[4]
（2）纳米二氧化钛增韧环氧树脂复合材料的研究
环氧树脂的增强增韧是众所关心的课题，聚合物基纳米复合材料以其优秀的性能受到人们的关注，以纳米TiO2为填料制备环氧树脂／二氧化钛(EP／TiO2)纳米复合材料，研究结果表明，纳米TiO2经表面处理后，可对环氧树脂实现增强、增韧，当填充质量分数为3％时，材料的拉伸弹性模量较FP提高370％，拉伸强度提高44％，冲击强度提高878％，其他性能也有明显提高。
[5]
(3) 氰酸酯改性环氧树脂的研究
氰酸酯树脂是近期发展起来的一类新树脂,其中绝大部分骨架结构与酚基环氧相同,其固化物具有非常优异的介电性能、耐热性能和极低的吸水率。
环氧/氰酸酯相互改性体系是目前研究较多的体系;大量研究表明:在树脂中加入氰酸酯可降低羟基浓度,提高交联密度,降低吸水率,改善电性能。
加入30%氰酸酯的环氧体系,甚至具有比纯氰酸酯更好的介电性能。
在军工、电子等高性能要求领域应用前景广阔。
[6]
3环氧树脂的应用领域
由于环氧树脂具有优异的电气绝缘性能以及优良的粘接、防腐蚀、成型性和热稳定性等性能，所以在电子器件绝缘材料中得到广泛应用；又其在机械、热和耐化学药品性方面的性能非常优越，所以它可也作为涂料、胶黏剂和成型材料，并在光学机械、工程技术、土木建筑及文体用品制造等领域中的到广泛的应用。
其主要应用形式为：绝缘材料、涂料、胶黏剂、成型材料等。
（1）在电子电力设备中的应用
由于环氧树脂具有绝缘性能高、结构强度大和密封性能好等优点，因而被广泛应用于高低压电器电机和电子元器件的绝缘及封装。
例如整流器、变压器的密封灌注；电子元器件的密封保护；机电产品的绝缘处理与粘接；蓄电池的密封粘接；电容器、电阻、电感器的表面披覆、此外也可
用于发光二极管（LED）、数码管、像素管、电子显示屏、LED 灯饰等产品的封装、灌注和粘接。
[7]
（2）涂料
环氧树脂分子结构中有极性高而不易水解的脂肪羟基和醚键，耐化学介质性能优良的苯环，耐化学品性高、物理机械性能和耐水性好等特点，在重防腐涂料中得到了广泛应用。
除此之外，最突出的是它对金属的附着力强，固化收缩率低。
在涂料领域中环氧树脂广泛应用于汽车、容器、工厂设备、土建、船舶、电子元件等方面。
[8]
（3）胶黏剂
环氧树脂含有多种极性基团和活性很大的环氧基，因而与多种金属材料如铝、钢、铁、铜等以及非金属材料如玻璃、水泥、木材、塑料等，尤其是表面活性高的材料具有很强的粘接力，素有万能胶之称。
环氧胶粘剂是结构胶粘剂的重要品种。
目前环氧树脂广泛应用于：室温快速固化韧性环氧树脂粘结剂，导电胶，常温固化静电植绒粘合剂、光学结构胶、沙狐球胶、化学锚固胶、真丝的高功能化、人工花、磁力书写板、汽车维修胶、石材胶。
（4）工程塑料和复合材料
环氧工程塑料是一种热固性工程塑料。
具有价格低、固化速度快、耐热耐酸性好和强度适中等优点。
主要包括环氧层压塑料和环氧泡沫塑料。
环氧复合材料按用途可分为环氧功能复合材料、环氧结构复合材料和环氧功能型结构复合材料，主要应用于航空、航天、军工等高技术领域，如飞机、卫星、航天器的结构件，也应用于高级体育用品如球拍、球棒、钓鱼竿、赛艇等,是一种重要的结构和功能材料。
4展望
我国巨大的市场潜力为环氧树脂产业提供了生存和发展空间。
由于环氧树脂绝缘材料在电器、电子工业具有广泛的用途,是不可缺少的材料，对解决环氧树脂在绝缘、粘合、密封等方面,为电器、电子工业配套材料的国产化,具有十分重要的意义，预计未来中国环氧树脂的需求还将进一步增长。
研究能增韧增强，能提高耐湿热性、阻燃性、绝缘性，能降低粘度、通过复配技术使固化剂高效能、多功能化是环氧树脂的研究和发展方向。
[9]但目前我国大部分环氧树脂的生产技术与国外先进工艺相比还存在一定差距，如装置规模不经济、生产周期长、质量稳定性差、产品专用性低等，因此必须加强环氧树脂工艺和改性技术的优化，同时进一步规范行业发展，提高环保要求，降低成本，提高档次。
另外，环境保护要求固化剂在生产和使用过程低毒或无毒，因此，绿色对环境友好的新型的环氧树脂是未来发展的一个必然趋势。
参考文献
[1]杨双春，赵慧燕，刘晓旭.改性环氧树脂研究现状及分析[J].当代化工，2012,41（10）：1085-1087.
[2] 程相春.环氧树脂的合成与应用研究概况[J].当代化工，2011,40（5）：514-516.
[3] 汪小华,刘润山,李立.聚酰亚胺改性环氧树脂研究进展[J].化工新型材料，2004,19（2）：34-39.
[4] 赵石林,秦传香.聚酰亚胺/环氧树脂共混胶粘剂的热性能分析[J].粘接, 2000, 21 (4): 7 -9.
[5] 董元彩，孟卫，魏欣.环氧树脂／二氧化钛纳米复合材料的制备及性能[J].塑料工业，1999,27（6）：36-38.
[6] 曾鸿鸣，薛忠民，邓海岸.环氧树脂研究开发现状[J].广东化工，2000,1:44-47.
[7] 曹文斌.环氧树脂绝缘件在电力设备中的应用[J].电气制造，2009，,12:28-29.
[8] 方红莲,等.环氧树脂在重防腐涂料中的应用研究[J].中国西部科技， 2010，9（7）：28-29.
[9] 侯亚峰．环氧树脂固化剂的发展现状与趋势[J]．河南化工，2010，4：5-6．。